3徑間 連續 中路式 鋼아치橋의 動的安定性을 考慮한 라이즈 比 特性
Characteristics on rise ratio of 3 continuous spans half-through steel arch bridges considering dyanmic stability
초록/요약
3경간 연속 중로식 강아치교의 라이즈(rise) 비 선정시 현재는 자중에 의한 영향만을 고려하고 있으나, 최근 중요시되고 있는 지진하중과 풍하중에 대한 동적안정성을 고려한 연구는 아직까지 체계적으로 정립되어 있지 못한 상태이다. 3경간 연속 중로식 강아치교를 대상으로 8가지 유형의 라이즈 비와 라이즈 비가 일정한 상태에서 각각의 라이즈 비에 대한 5가지 유형의 상·하 분배율을 해석변수로, 지진하중과 풍하중에 대한 안정성 해석을 수행하여 동적안정성이 고려된 3경간 연속 중로식 강아치교의 라이즈 비와 타이 거더(tie girder)에 의한 상·하 분배율을 선정하고자 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 3경간 연속 중로식 강아치교의 내진·내풍 안정성을 고려한 라이즈 비와 라이즈 비가 일정한 상태에서 타이 거더에 의한 상·하 분배율과의 동적안정성 상관관계를 제시하였고, 자중에 의한 영향만을 고려하여 사용되고 있는 기존의 라이즈 비와 타이 거더에 의한 상·하 분배율 값들은 필요한 내진·내풍 안정성을 사전에 확보하고 있는 것으로 밝혀졌다. 라이즈 비가 일정한 상태에서 타이 거더에 의한 상·하 분배율 변화는 내진·내풍 안정성에 큰 영향을 미치지 못하였으며, 3경간 연속 중로식 강아치교의 강성비와 형고비가 일정할 경우, 내진·내풍 안정성과 행거의 단면응력을 고려하여 라이즈 비 0.15～0.25와 라이즈 비가 일정한 상태에서 타이 거더에 의한 상·하 분배율은 1.0～1.5를 사용할 것을 제안한다. 일본교량건설협회에서 제시한 아치지간 길이와 라이즈의 실적조사식에 의한 라이즈 비 0.16～0.18과 설계시 일반적으로 많이 사용되고 있는 라이즈 비 0.1 ～0.2, 그리고 타이 거더에 의한 상·하 분배율 1.5는 본 연구 결과 제안된 값 범위내에 포함되었다.
more초록/요약
When selecting out the rise ratio of the 3 continuous spans half-through steel arch bridges, the rise ratio is considering only the dead load generated by own weight. But it was not make investigated into the scientific research activities of the rise ratio considering dynamic stability generated by earthquake or wind load. The analysis variable that the rise ratio of 8 type and the divided ratio of 5 type against rise ratio of the 3 continuous spans half-through steel arch bridge was considered. It accomplished that analysis of the wind resistant dynamic stability and the earthquake-proof stability generated by earthquake and wind load analyzed by analysis variable. The objective of this study which accomplishes the analysis is to select the rise ratio and the divided ratio due to the tie girder of the 3 continuous spans half-through steel arch bridges. Therefore the result of this research can be summarized as followes ; It appears the relations between dynamic stability and the rise ratio and the divided ratio due to the tie girder of the 3 continuous spans half-through steel arch bridges including the wind resistant dynamic stability and the earthquake-proof stability generated by earthquake and wind load. In general, it can be seen from the research that the rise ratio and the divided ratio which used from former times and considered only the dead load generated by own weight were securing already the wind resistant dynamic stability and the earthquake-proof stability. If it is identify oneself with rise ratio that the divided ratio due to the tie girder of the 3 continuous spans half-through steel arch bridges cannot cause a big effect in stability the wind resistant dynamic stability and the earthquake-proof stability. If it is identify oneself with the relative stiffness ratio and girder depth ratio of the 3 continuous spans half-through steel arch bridges that the rise ratio proposes that it uses 0.15~0.25, divided ratio due to tie girder proposes that it uses 1.0~1.5 because of the wind resistant dynamic stability and the earthquake-proof stability and the stress of the hanger. The rise ratio proposes that it uses 0.16~0.18 is given by the Japanese bridge construction association to obtained in investigation equation between an arch span length and the rise, using 0.1~0.2 at the basic design phase and the divided ratio which using 1.5 due to tie girder generally has been employed to main results and very well agrees with a research accomplishment results.
more목차
목차 = i
그림 목차 = ⅴ
표 목차 = ⅷ
<국문요약> = xi
1. 서론 = 1
1.1 연구배경 및 목적 = 1
1.2 연구내용 및 방법 = 4
1.3 연구동향 = 7
2. 이론적 고찰 = 10
2.1 아치교의 특징 = 10
2.2 지진해석 = 11
2.2.1 운동방정식 = 12
2.2.2 고유치해석(Eigenvalues Analysis) = 13
2.2.3 지진해석 방법 = 13
2.3 풍하중 해석 = 18
2.3.1 정적 풍하중에 대한 설계 = 18
2.3.2 동적 풍하중에 대한 설계 = 19
가. 동적 내풍설계 필요성 판정 = 19
나. 교량의 동적거동 종류 = 19
다. 행거의 와류진동 = 29
3. 내진해석 = 30
3.1 개요 = 30
3.2 해석모델 = 31
3.2.1 해석 모델링 = 31
3.2.2 지진해석 입력조건 = 35
3.2.3 설계응답스펙트럼 = 38
3.3 강재의 중량 변화 = 40
3.4 고유주기의 변화 = 45
3.4.1 고유주기의 변화 = 45
3.4.2 질량기여도와 모드형상 = 51
3.5 설계지진력의 변화 = 55
3.6 설계변위의 변화 = 64
3.6.1 받침 연단거리 = 64
3.6.2 최소받침 지지길이 = 66
3.7 축방향과 휨응력에 의한 조합응력 = 73
3.8 내진 안정성을 고려한 라이즈 비와 상·하 분배율 = 82
4. 내풍해석 = 85
4.1 개요 = 85
4.2 정적 내풍해석 = 86
4.2.1 설계기준풍속 = 86
4.2.2 지점부 풍하중 단면력의 변화 = 88
4.2.3 풍하중에 의한 지점부 최대변위의 변화 = 98
4.3 동적 내풍해석 = 101
4.3.1 동적 내풍설계 필요성 판정 = 101
4.3.2 고유진동수 = 104
4.3.3 제량산정 = 105
4.3.4 연직 발산진동(Galloping) = 107
4.3.5 연직 와려진 진동(Vertical Vortex Shedding) = 112
가. 연직 와려진 진동 = 112
나. 연직 와려진 진폭 = 117
4.4 행거의 내풍해석 = 123
4.4.1 휨 고유진동수 = 125
4.4.2 행거의 와류진동 발현속도 = 127
4.4.3 행거의 와류진동 진폭 = 132
4.4.4 풍하중에 의한 행거의 응력 = 137
4.5 내풍 안정성을 고려한 라이즈 비와 상·하 분배율 = 141
5. 결론 = 144
참고문헌 = 147
부록 = 159